不同鋼筋模型對簡化伸臂桁架滯回模型的模擬研究

李菁

摘 ? 要：伸臂桁架是超高層建筑中的重要構件，對提升結構的抗震性能具有極大的作用。本文通過ABAUQS軟件模擬Clough鋼筋模型、Vecchio鋼筋模型、MP鋼筋模型、屈曲鋼筋模型對簡化伸臂桁架在反復荷載作用下滯回曲線模型的研究。模擬發(fā)現(xiàn)，不同的鋼筋模型對簡化伸臂桁架滯回曲線在峰值位移和峰值荷載上存在一定程度的不同。通過模擬研究，從而為簡化伸臂桁架結構的非線性計算分析提供了適用的本構模型。

關鍵詞：伸臂桁架 ?ABAQUS ?鋼筋模型 ?滯回曲線 ?抗震性能

中圖分類號：TU973 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（a）-0056-02

近年來隨著超高層建筑的迅猛發(fā)展，水平作用成為結構設計的主要控制因素。為了提高建筑的水平作用力，超高層建筑中越來越多的建筑采用了伸臂桁架來作為承擔結構的傾覆力矩，提高結構的軸向變形和抗震能力[1-5]。鋼筋在反復荷載作用下的本構關系對伸臂桁架的滯回特性有十分重要的影響[6]。目前采用比較廣泛的鋼筋本構模型有理想彈塑性模型，這種模型形式簡單，計算比較方便。但是，在反復荷載作用下鋼筋的一些性質(zhì)很難準確的描述。因此對不同鋼筋模型的研究就顯得尤為重要。

1 ?試驗設計

1.1 簡化模型與加載方式

模型上下弦桿及腹桿均采用桁架結構。鋼材牌號為Q345，材性試驗確定其屈服強度fy為388MPa，極限強度fu為479MPa，延伸率為34%。試件尺寸及加載方式如圖1、圖2所示。

1.2 加載制度

模擬設置左端固定，A點為往復位移控制加載點。其位移大小分別為1mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm、32mm、34mm、36mm、38mm、40mm、42mm、44mm、50mm。每級荷載均循環(huán)兩次，共四十八次循環(huán)。加載制度如圖3所示。

1.3 荷載-位移滯回曲線

如圖4所示。

2 ?結論

本文通過ABAQUS模擬，研究了四種鋼筋模型的滯回曲線，得出以下結論：（1）Clough鋼筋模型的峰值位移為20mm，峰值荷載為1569.27kN。Vecchio鋼筋模型的峰值位移為49mm，峰值荷載為1589.27kN·MP鋼筋模型的峰值位移為20mm，峰值荷載為1569.27kN。屈曲鋼筋模型的峰值位移為27mm，峰值荷載為1569.54kKN。（2）Clough鋼筋模型和MP鋼筋模型滯回曲線的峰值位移和峰值荷載相同，與屈曲鋼筋模型峰值位移差距不大，峰值荷載基本相同。與Vecchio鋼筋模型的峰值位移差距加大，峰值荷載差距不大。（3）Vecchio和MP鋼筋模型的伸臂桁架滯回曲線比較飽滿。

參考文獻

[1] 江見鯨.防災減災工程學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2] 楊青順，甄偉，解琳琳，等.耗能伸臂桁架抗震性能的試驗研究[J].工程力學，2016，33（10）： 76-85.

[3] 周穎，呂西林，張翠強.消能減震伸臂桁架超高層結構抗震性能研究[J].振動與沖擊，2011，30（11）： 186-189.

[4] 陸新征，蔣慶，繆志偉，等.建筑抗震彈塑性分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[5] 陸新征，盧嘯，李夢珂，等.上海中心大廈結構抗震分析簡化模型及地震耗能分析[J].建筑結構學報，2013，34（7）：1-10.

[6] 方自虎，簡旭陽，李向鵬，等.考慮屈曲的鋼筋滯回模型[J].武漢大學學報，2016，49（2）：254-258.